一种手术机器人的控制方法及控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种手术机器人的控制方法，涉及手术机器人技术领域。本发明专利技术实施例提供的一种手术机器人的控制方法，通过接收控制手术机器人进行手术的运动指令和目标运动参数，并根据运动指令获取手术机器人在三维空间坐标系中的实际运动参数，当实际运动参数与目标运动参数不同时，根据实际运动参数、目标运动参数以及预设刚度系数生成力反馈信息，根据力反馈信息对机器人进行调节，直到实际运动参数与目标运动参数相同。使得手术机器人在执行手术的过程中能够根据力反馈信息不断调节运动姿态和操作力度，提高了手术机器人的控制精度。

Method and controller for controlling operation robot

The invention discloses a control method of an operating robot, which relates to the technical field of surgical robot. A control method of surgical robot provided by the embodiment of the invention, the motion commands and target motion parameters received surgical operation robot control, and obtain the actual motion parameters of surgical robot in three-dimensional space coordinates according to the movement instructions, when the actual motion parameters and target motion parameters and motion parameters, according to the actual the target motion parameters and the preset stiffness coefficient generating force feedback information, according to the information of the robot force feedback regulation, until the actual motion parameters and motion parameters of the same. The operating robot can adjust the motion posture and the operation strength according to the force feedback information in the course of the operation, and improve the control accuracy of the surgical robot.

【技术实现步骤摘要】
一种手术机器人的控制方法及控制装置
本专利技术涉及手术机器人
，尤其涉及一种手术机器人的控制方法及控制装置。
技术介绍
如今，越来越多的疾病可以通过手术机器人进行手术得到治愈。例如一些微创手术，通过手术机器人进行微创手术，具有创伤面更小、恢复快等特点，因此被广泛应用于医疗领域。由于现有的手术机器人均是依靠电机进行驱动，进而完成其各个关节的运动从而实现实施手术过程中的操作。但是，随着手术机器人的应用越来越广泛，现有的手术机器人并不能代替医生的手指，无法让医生在手术时感知手术机器人的操作力和手术对象的组织属性，增加了通过手术机器人进行手术时的风险。综上所述，现有的手术机器人存在控制精度较低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种手术机器人的控制方法及控制装置，以解决现有的手术机器人存在控制精度较低的问题。本专利技术是这样实现的，一种手术机器人的控制方法，用于手术过程中控制手术机器人在三维空间坐标系中运动和所述手术机器人的操作力大小，其中，三维空间坐标系包括X轴、Y轴以及Z轴，所述控制方法包括以下步骤：接收控制所述手术机器人进行手术的运动指令和目标运动参数，并根据所述运动指令和所述目标运动参数获取所述手术机器人在所述三维空间坐标系中的实际运动参数；当所述实际运动参数与所述目标运动参数不同时，根据所述实际运动参数、所述目标运动参数以及预设刚度系数生成力反馈信息，根据所述力反馈信息对所述机器人进行调节，直到所述实际运动参数与所述目标运动参数相同。本专利技术的目的还在于提供一种手术机器人的控制装置，用于手术过程中控制手术机器人在三维空间坐标系中运动和所述手术机器人的操作力大小，其中，三维空间坐标系包括X轴、Y轴以及Z轴，所述控制装置包括：获取模块，用于接收控制所述手术机器人进行手术的运动指令和目标运动参数，并根据所述运动指令和所述目标运动参数获取所述手术机器人在所述三维空间坐标系中的实际运动参数；调节模块，用于当所述实际运动参数与所述目标运动参数不同时，根据所述实际运动参数、所述目标运动参数以及预设刚度系数生成力反馈信息，根据所述力反馈信息对所述机器人进行调节，直到所述实际运动参数与所述目标运动参数相同。本专利技术的一种手术机器人的控制方法，通过接收控制手术机器人进行手术的运动指令和目标运动参数，并根据运动指令获取手术机器人在三维空间坐标系中的实际运动参数，当实际运动参数与目标运动参数不同时，根据实际运动参数、目标运动参数以及预设刚度系数生成力反馈信息，根据力反馈信息对机器人进行调节，直到实际运动参数与目标运动参数相同。使得手术机器人在执行手术的过程中能够根据力反馈信息不断调节运动姿态和操作力度，提高了手术机器人的控制精度。附图说明图1是本专利技术实施例提供的手术机器人的控制方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的手术机器人的控制装置结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种手术机器人的控制方法及控制装置，以解决现有的手术机器人存在控制精度较低的问题。在本专利技术的所有实施例中，控制手术机器人实施手术的可以是上位机，也可以是具有控制功能的遥控终端。通过上位机或终端在手术过程中控制手术机器人在三维空间坐标系中运动和所述手术机器人的操作力大小，其中，三维空间坐标系包括X轴、Y轴以及Z轴。以下结合具体附图对本专利技术的实现进行详细的描述：图1示出了本专利技术实施例提供的手术机器人的控制方法实现流程，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：一种手术机器人的控制方法，该控制方法包括：S101：接收控制所述手术机器人进行手术的运动指令和目标运动参数，并根据所述运动指令和所述目标运动参数获取所述手术机器人在所述三维空间坐标系中的实际运动参数。在对待手术体进行手术时，上位机接收控制所述手术机器人进行手术的运动指令和目标运动参数，并根据所述运动指令和所述目标运动参数获取所述手术机器人在所述三维空间坐标系中的实际运动参数。在步骤S101中，运动指令包括用于控制手术机器人各个运动关节或驱动电机的工作顺序的时序信号。目标运动参数包括：控制手术机器人在三维空间坐标系中运动的目标位置、转动姿态以及目标操作力，令目标运动参数为Dd，即Dd包括：xd为所述手术机器人沿所述X轴运动的目标位置，yd为所述手术机器人沿所述Y轴运动的目标位置，zd为所述手术机器人沿所述Z轴运动的目标位置，θxd为所述手术机器人绕所述X轴转动的目标角度，θyd为所述手术机器人绕所述Y轴转动的目标角度，θzd为所述手术机器人绕所述Z轴转动的目标角度，φd为所述手术机器人的目标操作力。需要说明的是，操作力为手术机器人实施手术时，施加在待手术体上的力，例如，夹持力、切割力、穿刺力等。实际运动参数包括：手术机器人根据运动指令和目标运动参数在三维空间坐标系中运动的实际位置、转动姿态以及实际操作力，令实际运动参数为Dr，即Dr包括：xr为所述手术机器人沿所述X轴运动的实际位置，yr为所述手术机器人沿所述Y轴运动的实际位置，zr为所述手术机器人沿所述Z轴运动的实际位置，θxr为所述手术机器人绕所述X轴转动的实际角度，θyr为所述手术机器人绕所述Y轴转动的实际角度，θzr为所述手术机器人绕所述Z轴转动的实际角度，φr为所述手术机器人的实际操作力。可以理解的是，目标操作力为在控制手术机器人进行手术时，由医生输入的用于控制手术机器人进行手术时施加在待手术体上的力度。实际操作力为在控制手术机器人进行手术时，由医生输入目标运动参数后，手术机器人在进行手术过程中实际施加在待手术体上的力。在本实施例中，根据所述运动指令获取所述手术机器人在所述三维空间坐标系中的实际运动参数的步骤具体可以为：根据所述运动指令对所述目标运动参数进行逆解处理，得到与所述运动指令对应的逆解值，并根据所述逆解值得到实际运动参数。在运动学中，正解：是根据已知各关节的运动参数，求末端执行器的相对参考坐标系的位姿。逆解：是根据已给定的满足工作要求的末端执行器相对参考坐标系的位置和姿态，求各关节的运动参数。其中，正解与逆解的区别在于求解方向相反。可以理解的是，根据运动指令对目标运动参数进行逆解处理得到与运动指令对应的逆解值，并根据所述逆解值得到实际运动参数，则是根据指令中已给定的满足工作要求的手术机器人相对参考坐标系的位置和姿态，求各关节的实际运动参数。S120：当所述实际运动参数与所述目标运动参数不同时，根据所述实际运动参数、所述目标运动参数以及预设刚度系数生成力反馈信息，根据所述力反馈信息对所述机器人进行调节，直到所述实际运动参数与所述目标运动参数相同。当所述实际运动参数与所述目标运动参数不同时，上位机根据所述实际运动参数、所述目标运动参数以及预设刚度系数生成力反馈信息，根据所述力反馈信息对所述机器人进行调节，直到所述实际运动参数与所述目标运动参数相同，进而实现利用手术机器人进行手术时的力反馈。在步骤S120中，预设刚度系数是手术机器人在执行运动指令时待手术体的刚度系数。力反馈信息为手术机器人在执行运动指令时用于调整所述运动指令的信息，在手术机器人执行运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手术机器人的控制方法，用于手术过程中控制手术机器人在三维空间坐标系中运动和所述手术机器人的操作力大小，其中，三维空间坐标系包括X轴、Y轴以及Z轴，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：接收控制所述手术机器人进行手术的运动指令和目标运动参数，并根据所述运动指令和所述目标运动参数获取所述手术机器人在所述三维空间坐标系中的实际运动参数；当所述实际运动参数与所述目标运动参数不同时，根据所述实际运动参数、所述目标运动参数以及预设刚度系数生成力反馈信息，根据所述力反馈信息对所述机器人进行调节，直到所述实际运动参数与所述目标运动参数相同。

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人的控制方法，用于手术过程中控制手术机器人在三维空间坐标系中运动和所述手术机器人的操作力大小，其中，三维空间坐标系包括X轴、Y轴以及Z轴，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：接收控制所述手术机器人进行手术的运动指令和目标运动参数，并根据所述运动指令和所述目标运动参数获取所述手术机器人在所述三维空间坐标系中的实际运动参数；当所述实际运动参数与所述目标运动参数不同时，根据所述实际运动参数、所述目标运动参数以及预设刚度系数生成力反馈信息，根据所述力反馈信息对所述机器人进行调节，直到所述实际运动参数与所述目标运动参数相同。2.如权利要求1所述的手术机器人的控制方法，其特征在于，所述根据所述运动指令和所述目标运动参数获取所述手术机器人在所述三维空间坐标系中的实际运动参数的步骤具体为：根据所述运动指令对所述目标运动参数进行逆解处理，得到与所述运动指令对应的逆解值，并根据所述逆解值得到实际运动参数。3.如权利要求1所述的手术机器人的控制方法，其特征在于，所述根据所述实际运动参数、所述目标运动参数以及预设刚度系数生成力反馈信息的步骤包括：根据所述实际运动参数与所述目标运动参数生成目标差值；根据所述目标差值与所述刚度系数生成所述力反馈信息。4.如权利要求3所述的手术机器人的控制方法，其特征在于，所述根据所述实际运动参数与所述目标运动参数生成目标差值的步骤为：按如下公式根据所述实际运动参数与所述目标运动参数生成目标差值：ΔD＝Dd-Dr其中，ΔD为所述目标差值，Dd为所述目标运动参数，Dr为所述实际运动参数，Δx为沿所述X轴运动的目标差值，Δy为沿所述Y轴运动的目标差值，Δz为沿所述Z轴运动的目标差值，Δθx为绕所述X轴转动角度的目标差值，Δθy为绕所述Y轴转动角度的目标差值，Δθz为绕所述Z轴转动角度的目标差值，Δφ为所述机器人操作力的目标差值；xd为沿所述X轴运动的目标位置，yd沿所述Y轴运动的目标位置，zd沿所述Z轴运动的目标位置，θxd为绕所述X轴转动的目标角度，θyd为绕所述Y轴转动的目标角度，θzd为绕所述Z轴转动的目标角度，φd为所述机器人的目标操作力；xr为沿所述X轴运动的实际位置，yr为沿所述Y轴运动的实际位置，zr为沿所述Z轴运动的实际位置，θxr为绕所述X轴转动的实际角度，θyr为绕所述Y轴转动的实际角度，θzr为绕所述Z轴转动的实际角度，φr为所述机器人的实际操作力。5.如权利要求3所述的手术机器人的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标差值与所述刚度系数生成所述力反馈信息的步骤具体为：按如下公式根据所述目标差值与所述刚度系数生成所述力反馈信息：Ffb＝Ksi·ΔD其中，Ffb为所述力反馈信息，Ksi为所述刚度系数，ΔD为所述目标差值；Ks1为所述手术机器人沿X轴方向做直线运动时的刚度系数，Ks2为所述手术机器人沿Y轴方向做直线运动时的刚度系数，Ks3为所述手术机器人沿Z轴方向做直线运动时的刚度系数，Ks4为所述手术机器人绕X轴转动时的刚度系数，Ks5为所述手术机器人绕Y轴转动时的刚度系数，Ks6为所述手术机器人绕Z轴转动时的刚度系数，Ks7为所述手术机器人实施操作力时的刚度系数；Δx为沿所述X轴运动的目标差值，Δy为沿所述Y轴运动的目标差值，Δz为沿所述Z轴运动的目标差值，Δθx为绕所述X轴转动角度的目标差值，Δθy为绕所述Y轴转动角度的目标差值，Δθz为绕所述Z轴转动角度的目标差值，Δφ为所述机器人操作力的目标差值；Ks1Δx为用于调节所述手术机器人沿X轴方向做直线运动的第一力反馈信息，Ks2Δy为用于调节所述手术机器人沿Y轴方向做直线运动的第二力反馈信息，Ks3Δz为用于调节所述手术机器人沿Z轴方向做直线运动的第三力反馈信息，Ks4ΔθX为用于调节所述手术机器人绕X轴转动的第四力反馈信息，Ks5ΔθY为用于调节所述手术机器人绕Y轴转动的第五力反馈信息，Ks6Δθz为用于调节所述手术机器人绕Z轴转动的...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊麟霏，王斑，侯西龙，滕庆，官晓龙，吴昊天，杨嘉林，孙立宁，
申请(专利权)人：深圳市罗伯医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44